TÓM TẮT
Pleistocen là tầng chứa nước trầm tích được khai thác chủ yếu được sử dụng cho nhiều mục đích
khác nhau như tưới tiêu, cấp nước cho các trạm khai thác phục vụ sinh hoạt, sản xuất và chăn nuôi
tại thị xã Phú Mỹ, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. Phương pháp chỉ số chất lượng nước dưới đất (GWQI)
và hệ thống thông tin địa lý (GIS) được ứng dụng để xác định sự biến thiên về không gian cũng
như mức độ phù hợp của nước dưới đất tại thị xã Phú Mỹ. Các thông số chất lượng nước trong
nghiên cứu này gồm pH, TDS, Độ cứng tổng, Cl−, F−, NH4+-N, NO3−-N, SO42−, Pb2+ và Fe2+ được
sử dụng tính toán từ 17 giếng quan trắc vào mùa khô và mùa mưa năm 2017. Kết quả bản đồ cho
thấy các thông số chất lượng nước như Cl−, F−, NH4+, Pb2+ và Fe2+ là các thông số quan trọng
vượt mức tối đa giới hạn cho phép của QCVN. Chất lượng nước dưới đất theo kết quả phân tích
GWQI cho thấy 88% (mùa khô) và 94% (mùa mưa) số giếng quan trắc có chất lượng ``tốt'' đến ``rất
tốt'', số lượng giếng có chất lượng từ ``xấu'' đến ``không phù hợp để sử dụng'' có sự thay đổi giữa
2 mùa. Tương ứng bản đồ GWQI chỉ ra nước dưới đất có chất lượng tốt chiếm 98% diện tích khu
vực nghiên cứu (331,44 km2) vào mùa khô, và chiếm 94,5% diện tích (319,58 km2) vào mùa mưa.
13 trang |
Chia sẻ: thanhle95 | Lượt xem: 536 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Ứng dụng chỉ số chất lượng nước dưới đất (GWQI) và GIS phân vùng chất lượng nước dưới đất tầng Pleistocen tại thị xã Phú Mỹ, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Trái đất và Môi trường, 4(1):149-161
Open Access Full Text Article Bài Nghiên cứu
Viện Môi trường và Tài nguyên, Đại học
Quốc Gia TP.HCM, Việt Nam
Liên hệ
Nguyễn Hải Âu, Viện Môi trường và Tài
nguyên, Đại học Quốc Gia TP.HCM, Việt Nam
Email: haiauvtn@gmail.com
Lịch sử
Ngày nhận: 09-3-2020
Ngày chấp nhận: 01-6-2020
Ngày đăng: 20-6-2020
DOI : 10.32508/stdjsee.v4i1.525
Bản quyền
© ĐHQG Tp.HCM. Đây là bài báo công bố
mở được phát hành theo các điều khoản của
the Creative Commons Attribution 4.0
International license.
Ứng dụng chỉ số chất lượng nước dưới đất (GWQI) và GIS phân
vùng chất lượng nước dưới đất tầng Pleistocen tại thị xã PhúMỹ,
tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu
Nguyễn Hải Âu*, TrầnMinh Bảo, Phạm Thị Tuyết Nhi, Tất HồngMinh Vy, Trương Tấn Hiền, Trần Ngọc Hiệp,
Lưu Khánh Linh, Lương Thị Hải Hà
Use your smartphone to scan this
QR code and download this article
TÓM TẮT
Pleistocen là tầng chứa nước trầm tích được khai thác chủ yếu được sử dụng cho nhiều mục đích
khác nhau như tưới tiêu, cấp nước cho các trạm khai thác phục vụ sinh hoạt, sản xuất và chăn nuôi
tại thị xã Phú Mỹ, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. Phương pháp chỉ số chất lượng nước dưới đất (GWQI)
và hệ thống thông tin địa lý (GIS) được ứng dụng để xác định sự biến thiên về không gian cũng
như mức độ phù hợp của nước dưới đất tại thị xã Phú Mỹ. Các thông số chất lượng nước trong
nghiên cứu này gồm pH, TDS, Độ cứng tổng, Cl , F , NH4+-N, NO3 -N, SO42 , Pb2+ và Fe2+ được
sử dụng tính toán từ 17 giếng quan trắc vào mùa khô và mùa mưa năm 2017. Kết quả bản đồ cho
thấy các thông số chất lượng nước như Cl , F , NH4+, Pb2+ và Fe2+ là các thông số quan trọng
vượt mức tối đa giới hạn cho phép của QCVN. Chất lượng nước dưới đất theo kết quả phân tích
GWQI cho thấy 88% (mùa khô) và 94% (mùamưa) số giếng quan trắc có chất lượng ``tốt'' đến ``rất
tốt'', số lượng giếng có chất lượng từ ``xấu'' đến ``không phù hợp để sử dụng'' có sự thay đổi giữa
2 mùa. Tương ứng bản đồ GWQI chỉ ra nước dưới đất có chất lượng tốt chiếm 98% diện tích khu
vực nghiên cứu (331,44 km2) vào mùa khô, và chiếm 94,5% diện tích (319,58 km2) vào mùa mưa.
Từ khoá: GIS, chất lượng nước dưới đất, chỉ số chất lượng nước dưới đất
GIỚI THIỆU
Mụcđích cấpnước cho sinhhoạt và nôngnghiệp được
áp dụng nhiều kỹ thuật đánh giá chất lượng nước khác
nhau1. Trong đó, một trong những kỹ thuật đánh
giá chất lượng nước dưới đất được sử dụng rộng rãi
và hữu ích nhất là phương pháp chỉ số chất lượng
nước dưới đất (GWQI - Groundwater Quality Index).
Đây là kỹ thuật đánh giá, cung cấp sự ảnh hưởng
tổng hợp của từng thông số đến toàn bộ chất lượng
nước. GWQI là phương pháp mô tả định lượng về
chất lượng nước và khả năng sử dụng, được biểu diễn
qua thang điểm, là thông số quan trọng để phân vùng
chất lượng nước dưới đất2.
Phương pháp chỉ số chất lượng nước đã được sử dụng
rộng rãi trên thế giới như Ấn Độ 3,4, Bangladesh5,
Ai Cập6, Thổ Nhĩ Kỳ7, Iran8. Các nghiên cứu này
đã ứng dụng phương pháp WQI đánh giá chất lượng
nước dưới đất dựa vào thông số đặc trưng chất lượng
nước để tiến hành phân vùng, giám sát và quản lí
nguồn nước.
Để hạn chế ý kiến chủ quan người ta đã tiến hành tiến
trình phân tích cấp bậc (AHP) để phân tích mối quan
hệ của các thông số để lựa chọn trọng số một cách
khách quan nhất nhầm đảm bảo tính chính xác cũng
như mức độ tin cậy của kết quả.
AHPđược đề xuất như làmột kỹ thuật phân tích quyết
định để đánh giá các lựa chọn thay thế đa thuộc tính
phức tạp giữa một hoặc nhiều người ra quyết định.
AHP cung cấp thuật toán khách quan để xử lý các thể
tách rời khỏi chủ quan và các sở thích riêng tư củamột
cá nhân hoặc nhóm trong việc đưa ra quyết định9.
AHP được sử dụng trên khắp thế giới trong các lĩnh
vực như chính phủ, y tế, công nghiệp, giáo dục trong
đó các vấn đề về môi trường như đánh giá chất lượng
nước cho các con sông ở Tây Java, Indonesia10. Đánh
giá sự thay đổi không gian và thời gian của chất lượng
nước dưới đất quanh một bãi thải MSW mở ở thành
phố Ranchi, Jharkhand, Ấn Độ11.
Chỉ số chất lượng nước WQI có kết hợp trọng số
AHP cũng đã được áp dụng nhằm đánh giá sự thay
đổi không gian của chất lượng nước dưới đất tại Việt
Nam, cụ thể là trong khoảng thời gian mười năm từ
2009 đến 2018 tại Tỉnh An Giang. Kết quả cho thấy,
các giếng ở vùng Đông Bắc và Đông Nam của An Gi-
ang hầu hết được phân loại theo chất lượng nước xấu
với nồng độ Arsenic (As) cao trong những năm qua,
một phần do sự lắng đọng trầm tích rất lớn trongmùa
Trích dẫn bài báo này: Âu N H, Bảo T M, Nhi P T T, Vy T H M, Hiền T T, Hiệp T N, Linh L K, Hà L T H. Ứng dụng
chỉ số chất lượng nước dưới đất (GWQI) và GIS phân vùng chất lượng nước dưới đất tầng
Pleistocen tại thị xã Phú Mỹ, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. Sci. Tech. Dev. J. - Sci. Earth Environ.; 4(1):149-161.
149
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Trái đất và Môi trường, 4(1):149-161
gió mùa. Sự hiểu biết về chất lượng nước dưới đất có
thể giúp các nhà hoạchđịnh chính sách bảo vệ và quản
lý các nguồn nước một cách hợp lý dài hạn12.
Các ngiên cứu trên cho thấy việc sử dụng chỉ số chất
lượng nước dưới đất có trọng số (GWQI) được phát
triển dựa trên quy trình phân cấp (AHP) gán trọng số
cho các tham số là phương pháp, vừa phù hơp để đánh
giá chất lượng nguồn nước áp dụng cho mục đích cấp
nước và nông nghiệp, vừa đáp ứng được xu hướng
toàn cầu hiện nay.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một công cụ để
lưu trữ, phân tích và trực quan hóa không gian dữ
liệu, nhằm hỗ trợ quá trình ra quyết định trong nhiều
lĩnh vực nghiên cứu. GIS cung cấp môi trường hiệu
quả, nhanh chóng, để tổ chức, định lượng và giải thích
khối lượng lớn dữ liệu không gian13. Trên thế giới đã
có nhiều nghiên cứu ứng dụng GIS và phương pháp
GWQI để đánh giá chất lượng nước dưới đất như Ấn
Độ14,15, Ai Cập sử dụng tích hợp phân tích thủy địa
hóa truyền thống vàGIS với phân tích nhân tố để hiểu
các nhân tố đang kiểm soát hóa học nước dưới đất13,
Iran sử dụng phương pháp GIS với Chỉ số chất lượng
nước dưới đất để phân tích chất lượng nước, được
xác định bởi việc thực hiện loại bỏ bản đồ phân tích
độ nhạy cảm, phục vụ cho mục đích phân vùng chất
lượng nước có khả năng uống trong khu vực bán khô
hạn16. Tại Việt Nam nói chung và tỉnh Bà Rịa – Vũng
Tàu nói riêng, đã có một số nghiên cứu của các nhóm
tác giả ứng dụng phương pháp chỉ số chất lượng nước
dưới đất17,18. Tuy nhiên, hiện tại chưa có nghiên cứu
nào áp dụng phương pháp GWQI trên nền tảng GIS
để phân vùng và đánh giá chất lượng nước tại thị xã
Phú Mỹ. Do đó, mục đích của nghiên cứu này là tập
trung tính toán, phân tích các thông số hóa lý của chất
lượng nước dưới đất trong tầng chứa nước Pleistocen
bằng GWQI, kết hợp với hệ thống thông tin địa lý để
đánh giá chất lượng và sự biến thiên chất lượng nước
dưới đất theo không gian tại khu vực thị xã Phú Mỹ,
tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu.
TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU
Mô tả vùng nghiên cứu
Thị xã Phú Mỹ có 3 tầng chứa nước lỗ hổng chính,
gồm Pleistocen trên (qp3) (gồm các giếng QT5B,
VT4B, VT6, NB1B, NB2C, NB3A, NB3B, QT7B) có
độ sâu từ 14-30m; Pleistocen giữa-trên (qp2 3) (gồm
các giếng QT5A, VT4A, NB1A, NB2A, NB2B, NB4,
QT7A. QT11, VT2B) sâu từ 5-38m và Pleistocen dưới
(qp1). Trong đó, 2 tầng chứa nước lỗ hổng trầm tích
Pleistocen trên (qp3) và Pleistocen giữa-trên (qp2 3)
có diện phân bố trải rộng toàn thị xã với mức độ giàu
nước lớn. Tỷ lệ các giếng phân bố không đều, 35,3%
các giếng tập trung tại xã Mỹ Xuân, 23,5% các giếng
phân bố tại xã Phú Mỹ, 23,5% giếng tại các xã Phước
Hòa và Tân Phước. Ngoài ra, 17,64% các giếng còn
lại (VT2A, NB4 và VT16) phân bố rải rác lần lượt tại
các xã Hắc Dịch, Tóc Tiên và Tân Hòa. Hướng phân
bố chủ yếu của các giếng tập trung về phía phía Tây
và Tây Bắc và khu vực thị xã Phú Mỹ, giáp huyện Cần
Giờ và sông Thị Vải. Thành phần thạch học gồm chủ
yếu là cát hạt mịn đến trung thô chứa sạn sỏi, cát pha
bột màu xám sáng, có nơi lẫn sét bột hoặc xen kẹp
các thấu kính mỏng sét bột, bột cát mịn, nằm dưới hệ
tầng Củ Chi, hệ tầng Thủ Đức và hệ tầng Trảng Bom
với các khoáng vật chính: Fluorit-apatit, felspat, thạch
cao, turmalin, montmorilonit, ilmenit và một số tạp
chất khác17. Thành phần hóa học chủ yếu của tầng
Pleistocen là nước nhạt, đây là nguồn cung cấp chính
cho các giếng khai thác cấp công nghiệp quy mô từ
trung bình đến lớn (Phú Mỹ - Mỹ Xuân – Tóc Tiên)
và nhỏ lẻ tại khu vực nghiên cứu.
Nước trong tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích
Pleistocen có hầu hết các chỉ tiêu đánh giá thấp hơn
nhiều so với giá trị giới hạn hàm lượng cho phép
của QCVN 09- MT:2015/BTNMT, chỉ một số ít chỉ
tiêu vượt ra ngoài tiêu chuẩn (Clorua, Amoni, Chì và
Sắt). Riêng ở khu công nghiệp Mỹ Xuân, khu vực gần
sông Thị Vải (VT4B) cần chú ý đến hàm lượng TDS,
Clorua, Chì, Mangan và Sắt vì chúng cao hơn giá trị
tiêu chuẩn gấp vài lần.
Tài liệu nghiên cứu
29 thông số hóa lý được thực hiện phân tích tại 17
trạm quan trắc tầng chứa nước Pleistocen (NB2C,
NB2A, NB3A, NB1B, NB4, NB1A, VT2A, VT6,
QT5B, NB2B, QT11, QT7B, NB3B, QT5A, VT4B,
QT7A, VT4A) do Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh
Bà Rịa – Vũng Tàu thực trên địa bàn thị xã Phú Mỹ
năm 2017. Tuy nhiên, số liệu phân tích cho thấy
một số thông số không phát hiện giá trị, một số khác
không được phân tích liên tục giai đoạn 2012-2018.
Do vậy, trong bài báo này sử dụngmười thông số chất
lượngnước (pH,TDS,Độ cứng tổng, Cl , F , NH4+-
N, NO3 -N, SO42 , Pb2+ và Fe2+) từ 17 giếng quan
trắc chất lượng tại thị xã Phú Mỹ được Sở Tài nguyên
và Môi trường thực hiện vào mùa khô và mùa mưa
năm 2017 để xử lý, phân tích và đánh giá. Vị trí các
giếng quan trắc được trình bày trong sơ đồ vị trí quan
trắc ởHình 1.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp xử lý số liệu
Sử dụng phần mềm EXCEL 2016 (Microsoft Office),
dữ liệu được đưa vào sắp xếp theo trình tự, sau đó
150
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Trái đất và Môi trường, 4(1):149-161
Hình 1: Vị trí khu vực nghiên cứu.
thực hiện các tính toán GWQI dựa trên phương pháp
chỉ số chất lượng nước dưới đất, thống kê và được sử
dụng làm nền tảng để thực hiện phân vùng trong GIS.
Tiến trình phân tích cấp bậc AHP
AHP cung cấp một khung toàn diện và hợp lý để cấu
trúcmột quyết định, để đại diện và định lượng các yếu
tố của quyết định, để liên hệ các yếu tố với mục tiêu
tổng thể, và để đánh giá các giải pháp.
Phương pháp này có thể làm giảm các vấn đề giữa các
yếu tố như mối quan hệ và sự chồng chéo. Trọng số
tươngđối cho từng yếu tố được xemxét, ước tính bằng
cách sử dụng các phương pháp củaAHP vàma trận so
sánh cặp. Thang so sánh Saaty19 là một phương pháp
phổ biến thường được thực hiện để phân tích so sánh
giữa các yếu tố khác nhau. Tầm quan trọng tương đối
được đo giữa hai yếu tố dựa trên thang điểm từ 1 đến
9, trong đó 1 cho thấy hai yếu tố quan trọng như nhau
trong khi 9 phản ánh rằng một yếu tố quan trọng hơn
nhiều yếu tố khác. Tỷ số nhất quán (CR) đã được tính
toán để kiểm tra sự khác biệt giữa các so sánh cặp và
độ tin cậy của các phép đo. Tỷ số nhất quán (CR) phải
<0,1 để được chấp nhận; mặt khác, điều quan trọng là
kiểm tra các đánh giá chủ quan và tính toán lại các
trọng số 19.
Qui trình phân tích thứ bậc gồm các bước sau20:
Bước 1: Gán trọng số cho các tiêu chí bằng cách xây
dựng một ma trận so sánh cặp duy nhất cho các tiêu
chí.
Trong tiến trình đánh giá, tập hợp trọng số w được
dùng là đại diện cho tầm quan trọng tương đối của
mỗi tiêu chí. Các trọng số khác nhau ảnh hưởng trực
tiếp lên kết quả đánh giá. Vì vậy, cần phải bảo đảm độ
chính xác các trọng số của các tiêu chí.
Phương phápAHP thực hiện so sánh từng cặp tiêu chí
để xác định tầmquan trọng tương đối củamột tiêu chí
đối với tiêu chí khác.
Ma trận so sánh từng cặp cho n tiêu chí có thể viết
như sau:
D=
[
di j
]
=
0BBB@
C1=C1 C1=C2 ::: C1=Cn
C2=C1 C2=C2 ::: C2=Cn
::: ::: Ci=C j :::
Cn=C1 Cn=C2 ::: Cn=Cn
1CCCA
nn
(1)
Trong đó Ci/C j diễn đạt so sánh tiêu chí Ci đối với
tiêu chí C j và di j là ký hiệu tầm quan trọng tương đối
của tiêu chí Ci với riêng tiêu chí C j . Để biểu thị so
sánh, ta sử dụng thương số để chỉ độ quan trọng của
tiêu chí này với tiêu chí kia.
Để biểu diễn độ mạnh của các tiêu chí dùng thang từ
1–921, được thể hiện ở Bảng 1.
Bước 2: Dùng phương pháp trung bình hình học theo
dòng (row geometricmeanmethod (RGMM)) để tính
trọng số Ci 22 bằng cách nhân các giá trị trong mỗi
hàng với nhau và tính căn thứ n của các giá trị.
wi = n
√
Õnj=1di j
151
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Trái đất và Môi trường, 4(1):149-161
Bảng 1: Thang độmạnh của các tiêu chí
Độ mạnh trọng số Định nghĩa Giải thích
1 Tầm quan trọng bằng nhau Hai tiêu chí dự phần vào mục tiêu bằng nhau
3 Quan trọng hơn một ít Đánh giá tiêu chí này quan trọng hơn tiêu chí kia
một ít.
5 Cần thiết hay khá quan trọng Đánh giá tiêu chí này mạnh hơn so với tiêu chí kia
7 Rất quan trọng hay tầm quan trọng đã
được chứng minh
Một tiêu chí tác động đến mục tiêu rất mạnh so với
tiêu chí kia, sự ưu thế của nó đã chứng minh trong
thực tế
9 Quan trọng tuyệt đối Thống kê số liệu chứng tỏ một tiêu chí là tác động
mục tiêu cao nhất.
2, 4, 6, 8 Các giá trị trung gian giữa haimức giá trị
gần nhau
Dùng để hài hòa với các ưu tiên nêu trên.
Các phân số Nếu tiêu chí i cómột trên các giá trị trên khi so sánh
với j, sau đó tiêu chí j có giá trị nghịch đảo khi so
sánh với tiêu chí i.
Bước 3: Chuẩn hóa tập trọng số W = (w1, w2, ..., wi,
..., wn) theo công thức:
w=
(
W1
Swi
;
W2
Swi
; :::;
Wn
Swi
)
(2)
Từ tập trọng số chuẩn hóa, ta tìm được trọng số của
một tiêu chí.
Bước 4: Kiểm tra lại tính hợp lý của đánh giá
Tính nhất quán trong đánh giá có nghĩa là nếu ta đánh
giá A≻ B và B≻C thì A≻C.
Theo nhiều tác giả, số bậc đánh giá aij lớn nhất nên
bằng với số tiêu chí (n). Ví dụ có 4 tiêu chí, nên đánh
giá ai j tối đa là 7 (1, 3, 5, 7).
AHP cho thấy khả năng kiểm tra sự nhất quán logic
của ma trận sánh đôi bằng cách tính tỷ số nhất quán
(CR). Đánh giá AHP được chấp nhận khí CR < 0,1.
Vectơ trọng số
_
w=
26664
w1
w2
:::
wn
37775 (3)
Từ ma trận đánh giá tầm quan trọng:
_
A=
26664
a11 a12 ::: a1n
a21 a22 ::: a2n
::: ::: ::: :::
an1 an2 ::: ann
37775 (4)
Tính nhất quán của ma trận A được tính như sau:
Nhân ma trận A với vectơ trọng số w để có vectơ B:
_
B=
_
A _w=
26664
b1
b2
:::
bn
37775 (5)
Trong đó:
b1 = a11w1+a12w2+ :::+a1nwn
b1 = a21w1+a22w2+ :::+a2nwn
:::
b1 = an1w1+an2w2+ :::+annwn
Chia mỗi phần tử của vectơ B cho thành tố tương ứng
trong vectơ w cho ta vectơ mới c.
_
c=
26664
b1=w1
b2=w2
:::
bn=wn
37775=
26664
c1
c2
:::
cn
37775 (6)
Lambda max là trung bình của các thành tố của vectơ
c:
lmax =
1
n
n
å
i=1
_
c (7)
Sau đó tính chỉ số nhất quán theo công thức:
CI =
lmax n
n 1 (8)
Trong đó n là bậc của ma trận A và Lambda max có
từ phương trình (7)
Sử dụng phương trình (7), tính tỷ số nhất quán:
CR=
CI
RI
(9)
Trong đó RI là chỉ số ngẫu nhiên, giá trị n của nó lấy
từ Bảng 2.
CR thể hiện tính nhất quán khi thực hiện các so sánh
cặp. Tỷ số nhất quán thấp có nghĩa là quyết định của
người ra quyết định có tính nhất quán hơn so với tỷ
số nhất quán cao.
152
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Trái đất và Môi trường, 4(1):149-161
Bảng 2: Bảng chỉ số ngẫu nhiên
n 3 4 5 6 7 8 9 >9
RI 0,58 0,9 1,12 1,24 1,32 1,41 1,45 1,49
CR< 0,10, quyết định của nhà ra quyết định của so
sánh cặp tương đối nhất quán nên không cần điều
chỉnh.
NếuCR> 0,10, nhà ra quyết định nên nghiêm túc xem
xét, đánh giá và phân tích lại so sánh cặp.
Sau khi kiểm tra đạt yêu cầu, có thể sử dụng trọng số
để tính toán tiếp theo.
PhươngphápChỉ sốchất lượngnướcdướiđất
(GWQI)
Phương pháp chỉ số chất lượng nước dưới đất
(GWQI) phản ánh hợp phần ảnh hưởng của riêng
các thông số chất lượng nước khác nhau, phụ thuộc
nhiều vào đặc điểm khu vực nghiên cứu và mục
đích sử dụng. Chất lượng nước dưới đất được tính
toán bằng cách dùng công thức GWQI23, được so
với giới hạn của Quy chuẩn Việt Nam QCVN 09-
MT:2015/BTNMT.
Thang đo chất lượng (qi) chomỗi thông số chất lượng
nước dưới đất được tính bằng cách lấy Nồng độ thông
số củamẫu nước (Ci) chia choGiá trị giới hạn (Si) của
thông số đó theo QCVN 09-MT:2015/BTNMT và kết
quả được nhân với 100 (phương trình 10)
qi =
ci
si
x100 (10)
Trong đó qi là thang đo chất lượng, Ci là nồng độ
của mỗi thông số hóa học trong mỗi mẫu nước tính
bằng mg/l. Si là tiêu chuẩn nước dưới đất cho mỗi
thông số hóa học tính bằng mg/l theo QCVN 09-
MT:2015/BTNMT.
Để tính toán GWQI, SI được xác định đầu tiên cho
mỗi thông số hóa học, sau đó được dùng để xác định
GWQI theo các phương trình sau đây
GWQI = åSIi (11)
Trong đó SIi là chỉ số đại diện cho thông số thứ i.
Đối với GWQI, nước ngầm được phân thành năm
cấp, từ chất lượng nước rất tốt, đến chất lượng nước
rất kém. Các tiêu chuẩn phân loại được liệt kê trong
Bảng 3 được thamkhảo từ các bài báo quốc tế, doViệt
Nam hiện nay đang còn các nghiên cứu chưa cụ thể
về bảng tiêu chuẩn phân loại chất lượng.
Bảng 3: Phân loại chất lượng nước dưới đất theo
GWQI 2
GWQI Chất lượng nước dưới đất
< 50 Rất tốt
50 - 100 Tốt
100 - 150 Trung bình
150 - 200 Kèm
> 200 Không phù hợp để sữ dụng
Hệ thống thông tin địa lý (GIS)
Các bản đồ phân bố không gian của các thông số
chất lượng nước dưới đất được chuẩn bị bằng phần
mềm ArcGIS 10.4.1. Kỹ thuật nghịch đảo có trọng số
khoảng cách (IDW) được sử dụng để tạo các bản đồ
nội suy không gian cho các thông số khác nhau trong
công cụ phân tích không gian.
Phương pháp nội suy IDW là một phương pháp phổ
biến và dễ ứng dụng, xác định các giá trị điểm chưa
biết thông qua việc thực hiện tính trung bình trọng
số khoảng cách giá trị của các điểm đã biết của mỗi
pixel. Những điểm gần, giá trị trọng số lớn ảnh hưởng
rất nhiều đến giá trị tính toán, ngược lại những điểm
càng cách xa điểm cần tính thì giá trị ít bị ảnh hưởng,
từ đó khoanh vùng bán kính xác định có thể được sử
dụng để xác định giá trị đầu ra cho mỗi vị trí.
Sau khi dữ liệu được tính toán thông qua phương
pháp IDWsẽ được chồng lớp lên nhau thông qua công
cụ calculator trongGIS nhằmđưa ra kết quả chính xác
về phân vùng theo mùa ở khu vực nghiên cứu.
Bản đồ thông số chất lượng nước dưới đất được tính
dựa trên các thông số pH, độ cứng, TDS, Cl , F ,
NH4+, NO3 , SO42 , Pb2+, Fe2+. Các thông số
được nội suy, xây dựng các lớp bản đồ cho từng thông
số, sau đó chồng các lớp để thấy rõ diễn biến của chất
lượng nước dưới đất theo từng mùa.
Các lớp thông số chất lượng nước dưới đất được
chồng theo công thức sau24:
MGWQI = åMQi (12)
Trong đóMQi: Tổng các lớp thông số chất lượng nước
dưới đất.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Chất lượng nước dưới đất rất quan trọng, là nhân tố
chính xác định sự phù hợp của nước dưới đất với các
153
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Trái đất và Môi trường, 4(1):149-161
Bảng 4: Giá trị nồng độ các thông số chất lượng nước tầng chứa nước Pleistocenmùa khô vàmùamưa tại Thị xã
PhúMỹ
N (Số
lượng)
Mùa khô Mùa mưa
Max. Min. Mean SD Max. Min. Mean SD
pH 17 6,55 4,30 5,14 5,29 7,80 5,80 7,20 7,16
Độ
cứng
tổng
17 360,00 0,00 15,00 59,18 234,00 0,00 11,00 38,65
TDS 17 852,00 11,00 52,00 195,29 724,00 10,00 43,00 135,18
SO42 17 90,00 0,00 3,00 11,65 120,00 0,00 0,00 11,35
Cl- 17 512,00 3,00 17,00 82,65 376,00 5,00 15,00 53,65
NH4+-
N
17 22,40 0,00 0,04 1,63 18,40 0,00 0,07 1,37
NO3 -
N
17 11,60 0,00 0,08 1,53 2,36 0,00 0,12 0,55
F 17 1,11 0,00 0,00 0,07 1,79 0,17 0,33 0,50
Pb 17 0,04 0,00 0,00 0,01 0,16 0,00 0,01 0,02
Fe2+ 17 56,10 0,00 1,71 6,26 71,30 0,11 4,00 10,34
mụcđích sinh hoạt, nôngnghiệp và côngnghiệp2. Tất
cả các thông số quan trắc trong mùa khô và mùa mưa
tại khu vực nghiên cứu được xác định theo các giá trị
nhỏ nhất (Min.), lớn nhất (Max.), trung bình (Mean)
và độ lệch chuẩn (SD) của tập dữ liệu được trình bà